C# 2.0语言规范：泛型与特性详解

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C# Language Specification 2.0 是 Microsoft Corporation 在 2005 年发布的一份详细的官方文档，主要涵盖了 C# 语言的 2.0 版本特性。这份规范提供了对 C# 语言的关键概念和技术的深入解释，包括但不限于： 1. 泛型（Generics）：C# 2.0 引入了泛型，这是一种强大的编程工具，允许程序员创建可重用的代码模板，可以处理不同类型的数据。章节19.1详细介绍了泛型的用途，创建和使用方法，类型实例化，以及各种约束条件，如类型参数的限制。泛型方法、匿名方法、迭代器和分部类型也在此部分介绍。 2. 泛型类和结构声明：20.1至20.3部分着重于泛型类（Class）、结构（Struct）和接口（Interface）的声明方式。它们的类型参数、实例类型、基类和接口的使用，以及如何声明和实现成员，如静态字段、构造函数、重载方法、运算符、嵌套类型等都做了详尽说明。 3. 泛型委托（Generic Delegates）和构造类型（Constructed Types）：这部分讲述了如何声明和使用泛型委托，以及如何通过类型实参创建特定类型的新实例，包括开放和封闭类型的概念，以及构造类型的成员、可访问性和转换规则。 4. 其他特性：文档还涉及到了可空类型（Nullability）、方法组转换（Method Group Conversions）、匿名方法（Anonymous Methods）、迭代器（Iterators）和分部类型（Partial Types）等内容，这些都是C# 2.0语言的重要组成部分，有助于提升代码的灵活性和性能。这份规范对于深入理解C# 2.0 的语法和设计思想具有重要意义，无论是开发人员学习语言特性和最佳实践，还是开发者在维护和优化现有代码时查阅，都是非常有价值的参考资料。

C# 规范 2.0 版

Microsoft Corporation 1999-2010

TopToBottom 属性的 get 访问器直接返回 this，因为该堆栈本身是可枚举的。BottomToTop 属性返回

一个使用 C# 迭代器实现的可枚举接口类型。下面的示例显示如何使用这两个属性以任一顺序枚举堆栈

元素：

using System;

class Test

{

static void Main() {

Stack<int> stack = new Stack<int>();

for (int i = 0; i < 10; i++) stack.Push(i);

foreach (int i in stack.TopToBottom) Console.Write("{0} ", i);

Console.WriteLine();

foreach (int i in stack.BottomToTop) Console.Write("{0} ", i);

Console.WriteLine();

}

当然，这些属性也可以在 foreach 语句之外使用。下面的示例将调用这些属性的结果传递给一个单独

的 Print 方法。该示例还演示了一个用作 FromToBy 方法（该方法带有参数）的方法体的迭代器：

using System;

using System.Collections.Generic;

class Test

{

static void Print(IEnumerable<int> collection) {

foreach (int i in collection) Console.Write("{0} ", i);

Console.WriteLine();

}

static IEnumerable<int> FromToBy(int from, int to, int by) {

for (int i = from; i <= to; i += by) {

yield return i;

}

static void Main() {

Stack<int> stack = new Stack<int>();

for (int i = 0; i < 10; i++) stack.Push(i);

Print(stack.TopToBottom);

Print(stack.BottomToTop);

Print(FromToBy(10, 20, 2));

}

该示例的输出为：

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 12 14 16 18 20

泛型和非泛型可枚举接口仅含有一个成员，即一个不带参数并返回一个枚举器接口类型的

GetEnumerator 方法。可枚举接口起到“枚举器工厂”的作用。如果正确实现了可枚举接口，每次调

用它们的 GetEnumerator 方法时，都会生成一个独立的枚举器。假设在两次调用 GetEnumerator 期

间可枚举接口类型的内部状态没有改变，则所返回的两个枚举器应以相同的顺序产生相同的枚举值集

合。即使枚举器的生存期重叠，这个结论也应该有效，如下面的代码示例所示：

Microsoft Corporation 1999-2010

using System;

using System.Collections.Generic;

class Test

{

static IEnumerable<int> FromTo(int from, int to) {

while (from <= to) yield return from++;

}

static void Main() {

IEnumerable<int> e = FromTo(1, 10);

foreach (int x in e) {

foreach (int y in e) {

Console.Write("{0,3} ", x * y);

}

Console.WriteLine();

}

上面的代码可输出整数 1 至 10 的简单乘法表。注意，FromTo 方法仅被调用一次来生成可枚举的 e。但

是，e.GetEnumerator() 被调用多次（由 foreach 语句调用）以生成多个等效的枚举器。这些枚举器

全都封装了在 FromTo 的声明中指定的迭代器代码。注意该迭代器代码将修改 from 参数。然而，这些

枚举器独立工作，因为每个枚举器都会获得它自己的 from 和 to 参数的副本。枚举器之间的过渡状态

的共享是若干常见细微缺陷之一，在实现可枚举接口和枚举器时应该避免。C# 迭代器旨在帮助避免这

些问题，并以简单、直观的方法实现可靠的可枚举接口和枚举器。

19.4 分部类型

虽然在单个文件中维护某个类型的所有源代码是个很好的编程习惯，但是有时一个类型会变得非常大，

在这种情况下，这种做法反而成为了一种不切实际的限制。此外，程序员经常使用源代码生成器产生应

用程序的初始结构，然后修改结果代码。遗憾的是，当将来某个时候再次发出源代码时，现有修改将被

改写。

分部类型 (Partial type) 允许将类、结构和接口划分为多个部分，存储在不同的源文件中，以便于开发

和维护。此外，分部类型允许将计算机生成的类型部分和用户编写的类型部分互相分开，以便更容易地

扩充工具生成的代码。

当通过多个部分来定义类型时，将使用新增的类型修饰符 partial。下面是一个分为两部分来实现的分

部类示例。这里，第一部分是通过数据库映射工具由计算机生成的，而第二部分是手动编写的，所以，

可将这两个部分分别存储在不同的源文件中：

public partial class Customer

{

private int id;

private string name;

private string address;

private List<Order> orders;

public Customer() {

...

}

public partial class Customer

{

public void SubmitOrder(Order order) {

orders.Add(order);

}

C# 规范 2.0 版

Microsoft Corporation 1999-2010

public bool HasOutstandingOrders() {

return orders.Count > 0;

}

当将上述两个部分一起编译时，结果代码与将该类编写为单个单元时相同：

public class Customer

{

private int id;

private string name;

private string address;

private List<Order> orders;

public Customer() {

...

}

public void SubmitOrder(Order order) {

orders.Add(order);

}

public bool HasOutstandingOrders() {

return orders.Count > 0;

}

分部类型的所有部分必须一起编译，以使这些部分可在编译时被合并。特别指出的是，分部类型不允许

对已经编译的类型进行扩展。

19.5 可空类型

在与数据库交互时，支持所有类型（包括值类型）的可空值是很重要的，而一直以来通用编程语言很少

或没有提供这方面的支持。在没有直接语言支持的情况下，虽然也存在许多用于处理空值和值类型的方

法，但都存在缺点。例如，一种方法是使用“特殊”值（例如将 −1 用于整数）指示空值，但是这种方

法只有在能够确定未使用的值的情况下有效。另一种方法是在单独的字段或变量中维护布尔空值指示

符，但是这种方法不是很适合参数和返回值。第三种方法是使用一组用户定义的可空类型，但是这仅适

用于属于闭集的类型集合。C# 的可空类型 (nullable type) 通过为所有值类型的可空形式提供完整和集成

的支持，解决了这个由来已久的问题。

可空类型是使用 ? 类型修饰符来构造的。例如，int? 是预定义类型 int 的可空形式。可空类型的基础

类型必须是非可空的值类型。

可空类型是一个组合了基础类型的值和布尔空值指示符的结构。可空类型的实例具有两个公共只读属

性：bool 类型的 HasValue 和可空类型的基础类型的 Value。HasValue 对所有非空实例都为 true，

对空实例为 false。当 HasValue 为 true 时，Value 属性返回所包含的值。当 HasValue 为 false 时，尝

试访问 Value 属性将引发异常。

可从任何非可空值类型隐式转换到该类型的可空形式。此外，还可从 null 文本隐式转换到任何可空类

型。在下面的示例中

int? x = 123;

int? y = null;

if (x.HasValue) Console.WriteLine(x.Value);

if (y.HasValue) Console.WriteLine(y.Value);

int 值 123 和 null 文本被隐式转换为可空类型 int?。该示例针对 x 输出 123，但是第二个

Console.WriteLine 未执行，因为 y.HasValue 为 false。

Microsoft Corporation 1999-2010

可空转换 (Nullable conversion) 和提升转换 (lifted conversion) 允许对非可空值类型进行操作的预定义转

换和用户定义转换也能够用于这些类型的可空形式。同样，提升运算符 (lifted operator) 允许用于非可空

值类型的预定义运算符和用户定义运算符也能够用于这些类型的可空形式。

对于从非可空值类型 S 到非可空值类型 T 的每个预定义转换，将自动存在从 S? 到 T? 的预定义可空转

换。这种可空转换是基础转换的一种空传播 (null propagating) 形式：它将空的源值直接转换为空的目标

值，但是对其他值则执行基础非空转换。此外还进一步提供了从 S 到 T? 和从 S? 到 T 的可空转换，后

一种转换作为在源值为空时将引发异常的显式转换。

下面是一些可空转换示例。

int i = 123;

int? x = i; // int --> int?

double? y = x; // int? --> double?

int? z = (int?)y; // double? --> int?

int j = (int)z; // int? --> int

当源和目标类型均为非可空值类型时，用户定义的转换运算符将具有提升形式。源和目标类型将添加一

个 ? 修饰符以创建提升形式。与预定义的可空转换类似，提升转换运算符也可传播空值。

当操作数类型和结果类型全都为非可空值类型时，非比较运算符具有提升形式。对于非比较运算符，每

个操作数类型和结果类型将添加一个 ? 修饰符以创建提升形式。例如，接受两个 int 操作数并返回一

个 int 的预定义 + 运算符的提升形式是接受两个 int? 操作数并返回一个 int? 的运算符。与提升转

换类似，提升非比较运算符也进行空传播：如果提升运算符的任一操作数为空，则结果为空值。

下面的示例使用 + 提升运算符将两个 int? 值相加：

int? x = GetNullableInt();

int? y = GetNullableInt();

int? z = x + y;

对 z 的赋值实际上等价于：

int? z = x.HasValue && y.HasValue ? x.Value + y.Value : (int?)null;

由于存在从非可空值类型到其可空形式的隐式转换，当只有一个操作数是可空类型时，提升运算符同样

适用。下面的示例使用与上述示例相同的提升后的 + 运算符：

int? x = GetNullableInt();

int? y = x + 1;

如果 x 为空，则 y 被赋值为空。否则，y 被赋以 x 加一的值。

C# 的可空转换、提升转换和提升非比较运算符的空传播语义非常类似于 SQL 中的对应转换和运算符。

但是，C# 的提升比较运算符产生标准的布尔结果而不是引入 SQL 的三值布尔逻辑。

当操作数类型均为非可空值类型并且结果类型为 bool 时，比较运算符（==、!=、<、>、<=、>=）具

有提升形式。比较运算符的提升形式是通过向每个操作数类型添加一个 ? 修饰符（但是不添加到结果类

型）构成的。== 和 != 运算符的提升形式将两个空值视为相等，并且空值不等于非空值。如果一个为空

或者两个操作数都为空，<、>、<= 和 >= 运算符的提升形式返回 false。

当 == 或 != 运算符的操作数之一为 null 文本时，另一个操作数可以是任何可空类型，而不管基础值类

型是否实际声明了该运算符。在没有为运算符 == 或 != 提供实现的情况下，操作数的 HasValue 属性的

检查将被替换。此规则的效果在于，类似如下的语句

if (x == null) Console.WriteLine("x is null");

if (x != null) Console.WriteLine("x is non-null");

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